Глава 3. Состав водной среды города, влияние антропогенной деятельности

В древности воду называли "великим маховиком жизни", поскольку она существует во всех веществах планеты, формирует наземные ландшафты, аккумулирует солнечную энергию, определяет глобальный климат. Все живое на Земле содержит воду. У мужчин до 50 лет тело состоит из 61 % воды, у женщин ‑ из 54 %. Кровь человека содержит 79 % воды, мозг ‑ 85 %, кости ‑ 25 %, мышцы ‑ 75 %. За всю жизнь человек выпивает (50 – 77) м³ воды, за сутки он теряет (2 – 2,5) л воды. При расходовании до 8 % влаги от веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при дефиците 10 – 12 % наступает смерть [14].

Вода в капиллярах поднимается вверх вопреки силе притяжения Земли или гравитации. В крупном песке вода поднимается на высоту 2 м, в глине - на 12 м. Продолжительность подъема до 5 – 10 суток для крупных капилляров. В связи с высокой теплоемкостью воды водоем в 5 раз медленнее прогревается, чем песчаная почва и во столько же раз сохраняет теплоту [12, 15]. Серебряная вода подавляет размножение бактерий (факт был известен еще 2,5 тыс. лет назад персидскому царю Киру). Намагниченная вода сокращает затвердение бетона с 28 до 7 дней, ускоряет растворение веществ. В дождевой воде кислорода в 2 раза больше, а углекислого газа в 33 раза, чем в воздухе.

По составу изотопов, т.е. молекул ¹Н₂¹⁶О, ²Н₂¹⁶О, ¹Н₂¹⁸О, вода имеет 36 разновидностей. В их числе, так называемая легкая вода, тяжелая водородная, тяжелая кислородная, дейтерий, живая и мертвая вода.

В городе на одного человека приходится 200 – 300 л воды в сутки. Водоснабжение обеспечивается на 78 % от поверхностных водоемов и на 32 % от подземных водоносных горизонтов. На питьевые нужды используется подземная вода на 76 % и 24 % поверхностная.

Чистой воды в природе не бывает, в ней содержатся минеральные и органические вещества. Чистая дистиллированная вода безжизненна. Осадки над сушей не превышают 21 % относительно их общего количества [14].

Талая вода лучше усваивается живыми организмами в сравнении с водой при средней температуре окружающей среды.

Пресной воды на Земле 4,12 % относительно общей воды и при этом ¾ её труднодоступны для использования. В пресной воде минерализация составляет до 1 г/л, в морской воде от 3 до 35 г/л, в подземной воде содержание солей доходит до 15 % от её массы.

Содержание минеральных ионов в воде определяет её соленость, г/кг или промилле ^о/_оо, т.е. 1/10 части процента. Жесткость определяется содержанием ионов кальция и магния. Считается, что при солености менее 0,5 ^о/_оо – вода пресная, 0,5 – 30 ^о/_оо – вода солоноватая, > 40 ^о/_оо – пересоленная. Например, вода в Черном море имеет соленость 18 ^о/_оо, Каспийского моря - 13 ^о/_оо. Содержание солей магния и натрия придает воде запах малины или фиалки. Такую соль получали из воды Малинового озера возле г. Астрахани, которую доставляли в Санкт-Петербург в царский двор.

Вода с водородным показателем рН = 3,4 – 6,95 называется кислой, рН = 6,96 – 7,3 нейтральной, более 7,3 щелочной [14].

Как подземные, так и поверхностные воды содержат различные примеси в виде суспензий и эмульсий. Качество воды определяется концентрацией примесей.

Физические и санитарные показатели качества воды:

- допустимая концентрация взвешенных веществ – не более 0,25 мг/л с размером частиц до 10 ^-3 – 10 ^-5 см;

- цветность (окраска) – по установленной шкале,

- запах и вкус определяются по пятибалльной шкале: 0 - никакой, 1 - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 - очень сильный.

Химические показатели определяются содержанием ионов, растворенных газов, биогенных газов, микроэлементов и органических веществ.

Содержатся: анионы гидрокарбонатов ^-НСО₃, CO₃^2-, сульфаты SO₄^2-, хлор Cl^-, гидрокремний HSiO₃^- и катионы Na⁺,Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Fe²⁺. В воде растворяются газы кислорода, углекислого газа, сероводорода, метана и др.

В воде содержатся биогенные минеральные и органические соединения азота (нитраты NO₃^- и нитриты NO₂^-), фосфаты, сероводород.

Содержатся в воде и микроэлементы в виде йода и фтора с концентрацией менее 1 мг/л. Отсутствие йода приводит к заболеванию щитовидной железы.

При разложении растительных осадков образуются органические вещества – гумусы. Они определяются по окисляемости воды кислородом (О₂/л) – по ХПК, по биологической потребности в кислороде – БПК. Разность между ХПК и БПК характеризует неокисляемость примесей биохимическим методом.

Мутность воды определяется содержанием взвешенных веществ, их должно быть не более 1,5 мг/л.

Степень активности окисляемости определяется по концентрации водородных ионов – рН.

Бактериологические показатели воды определяются коли-индексом, характеризующим содержание бактерий кишечной палочки в 1 л воды. Качество воды определяется исходя из питьевого, культурно-бытового (рекреационного) или рыбохозяйственного назначения.

По запасам пресной воды Россия занимает второе место в мире после Бразилии.

Вода перед поступлением на питьевые нужды проходит обеззараживание хлором, озоном или ультрафиолетовыми лучами в бактерицидных установках.

Вдыхаемый воздух в среднем содержит 0,7 % паров воды, выдыхаемый ‑ 5,1 %.

В табл. 3.1 приведены для ряда веществ их ПДК в воде хозяйственно-питьевого назначения.

Таблица 3.1

Вещество	ПДК, мг/л	Вещество	ПДК, мг/л
Медь, цинк, никель	0,1	Формальдегид	0,05
Хром шестивалентный	0,01	Железо	0,3
Бенз(а)пирен	0,000005	Нефть сернистая	0,1
Свинец	0,03	Дихлорфенол	0,002
Бензол	0,5	Хлорофос	0,05
Фенол	0,001	Сера	0,001
Хлор активный	0,0	Нитраты (по азоту)	10
Ртуть	0,0005	Ксилол		0,05
Аммиак	0,4	Ионы сульфатов		500
Марганец	0,01	Ионы нитритов		1,0
Ионы нитратов	10	Метан		0,1
Диоксины	0,0000001	Бензин		4

Ежегодно в мире около 500 млн человек страдают от инфекций, распространяемых через воду. Особенно опасными являются сине-зеленые водоросли на мелководье грязных водоемов. Они выделяют токсины, не имеющие ни запаха, ни цвета, и не погибают при кипячении. Это альготоксины, по вредности они не имеют себе равных. При ультрафиолетовом облучении выделяют молекулы, называемые "пулями дьявола", по силе действия близки к радиации. Единственное спасение от биологической радиации – сохранение озонового слоя Земли, т.е. не выделять в больших количествах в воздух хлор, фреоны, окислы азота.

Многие промышленные процессы являются очень водоёмкими. Так, для выработки 1 т стали требуется 300 т воды, на 1 т синтетических волокон - 5000 т. Водопотребление в России в 2 раза больше, чем по нормам в других странах. Актуальным является решение задач по снижению водопотребления в промышленных и бытовых процессах.